259-核聚变装置
人类已知的核反应有三种形式,分别是核裂变、核聚变和核衰变。
其中,能为人类提供能量的是核裂变和核聚变,根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2可知,只要核反应前后有质量上的衰减,就说明释放出了一定的能量。
所谓的核裂变,是通过重原子核分裂产生质量损失,从而产生能量的。
而核聚变则恰恰相反,是通过轻原子核聚合在一起,生成质量更重的原子核,并发生质量衰减,从而产生出能量的。
之所以核聚变比核裂变更胜一筹,不仅是因为核聚变释放的能量更加巨大,更重要的是核聚变的原料可以从海水中提取,氘在地球的海水中藏量丰富,多达40万亿吨,如果全部用于聚变反应,释放出的能量足够人类使用几百亿年。
而常见的核裂变的反应原料——铀235储量稀少,而产生的核废料更是会影响地质几百年,因此无论是储量还是清洁安全,核裂变都无法与核聚变相提并论。
因此,核聚变能源才是被无数人向往的一种无限的、清洁的、安全的新能源。
当然,核聚变并非单指氘氚聚变,只要是元素周期表中比铁小的元素,其实都可以发生核聚变,而人类选择之所以只选择氚和氘作为聚变材料,是因为它们发生核聚变的条件最为简单。
相比其他元素,氢的同位素氘和氚原子核都只有一个质子,氚和氘之间发生聚变反应,只需要克服两个质子之间的排斥力就够了,而其他元素则需要克服一堆质子之前的排斥力,难度不可同日而语。
如今既然确定了下一步攻克核聚变的路线,陈晨便返回了自己的办公室,并找出了《极乐空间》位面的核聚变反应堆技术。
不过看了几眼,陈晨便皱了皱眉,他一直专攻的是医学和生物学,虽然对核物理学有着略微的了解,但也仅限于表面,最多只是比普通人知道的多一些罢了。
于是,陈晨抬头说道,“X,立即给我整理一份能迅速理解核物理学的文件出来。”
说着,他掏出一直口香糖铁盒,轻轻打开,顿时一枚NZT-48便飞入口中。
接着陈晨的神色徒然一清。
而在同时,小X也迅速整理出了一份由浅到深,有关核物理学的资料,于是陈晨便一边翻看着的小X提供的技术文件,一边印证着《极乐空间》位面的核反应堆的资料。
这一次,陈晨差不多就可以看懂了。
“没有想到,《极乐空间》位面所使用的核聚变反应堆技术竟然不止一种。”
陈晨笑了笑,翻开第二张图纸,“惯性约束核聚变反应堆和磁约束核聚变反应堆吗?真是不可思议……”
“其实地球联邦各大洲区的主流也是这两种啊。”
小X解释道,“但是如果将这些技术细分出来,又可以分成多重分支,甚至网上还流传着类似的笑话呢……”
“什么笑话?”陈晨不禁问道。
“是把各种聚变类分支技术以粗细直观的程度,划分成DND的九大阵营,每个阵营还有一个拟人的发言。”
小X解释道,“比如说代表‘守序善良’的仿星器,拟人发言就是:吾心吾行平静如星,所作所为皆属稳态。”
“而中立善良的磁境,拟人发言是:已经没有什么磁值得去漏了,已经没有什么氦-3可以去燃烧了,因为我不做反应堆了!”
“还有混乱善良的托卡马克:等离子电流我再告诉你一遍,你不要再搞事情了!”
“除此之外,还有代表守序中立的球形托卡马克、代表绝对中立的场反位形约束托卡马克,以及代表混乱中立的磁化靶聚变等等……”
越说到后面,小X的语气越是兴奋起来,“而最搞笑的,则是代表混乱邪恶的激光聚变技术——它的拟人发言是:我TM射爆!”
“……”
陈晨愕然抬头,“X,我没听错吧,你竟然在GHS?”
“我、我没有啊……”
小X顿时支支吾吾起来,“这算什么搞黄色,人类才叫搞黄色,我可是智能生命呀……智能生命的事,能叫搞黄色吗?我这是玩梗,玩得是核物理学的梗!”
陈晨摇了摇头,没有在这个问题上计较,只是将小X越来越具有人性的变化记在心中,同时再次说道,“现在我基本已经懂了,为什么核聚变的开发比之核裂变要难得多,其实还是因为两种反应的物理规律不同。”
“核裂变的原子核质量较大,而且本身不稳定,所以只要常温常压的环境就能实现裂变反应,而核聚变则不同,要克服原子核之间巨大的静电排斥力,没有足够的能量或特殊环境去击破这排斥力的临界点,就无法把原子核融合在一起。”
“所以,关键还是需要创造出高压、高温的环境吧?”
“是的呢。”
小X回答道,“宇宙中最常见的核聚变反应就要数太阳了,太阳因为自身质量的原因,可以令核心形成2000亿个大气压的超高压,再加上1500万度的温度,就可以把氢原子聚变成氦原子。”
“可是人类如果想在地球上实现这个同样的核聚变的话,超高压的条件是完全没办法达到的,所以人类现今的核聚变装置都需要在高温上下功夫,需要把核心温度从太阳核心的1500万度提升到一亿度以上才行。”
“最简单直接的方法是,用大量通电线圈沿着环围出一个环形,令其产生出强大的磁场,形成磁约束核聚变反应堆,而这种能产生足够强的环形磁场的装置,就被称作‘托克马克装置’。”
“而另一种惯性约束核聚变反应堆,则是把以毫克为单位的氘和氚的混合气体装入直径几毫米的小球,并从外界均匀射入激光束,球面因吸收能量而向外蒸发,而受它的反作用,小球内气体受挤压而压力升高,并伴随着温度的急剧升高,当温度达到所需要的点火温度时,小球内气体便发生爆炸,并产生大量热能!”
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其中,能为人类提供能量的是核裂变和核聚变,根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2可知,只要核反应前后有质量上的衰减,就说明释放出了一定的能量。
所谓的核裂变,是通过重原子核分裂产生质量损失,从而产生能量的。
而核聚变则恰恰相反,是通过轻原子核聚合在一起,生成质量更重的原子核,并发生质量衰减,从而产生出能量的。
之所以核聚变比核裂变更胜一筹,不仅是因为核聚变释放的能量更加巨大,更重要的是核聚变的原料可以从海水中提取,氘在地球的海水中藏量丰富,多达40万亿吨,如果全部用于聚变反应,释放出的能量足够人类使用几百亿年。
而常见的核裂变的反应原料——铀235储量稀少,而产生的核废料更是会影响地质几百年,因此无论是储量还是清洁安全,核裂变都无法与核聚变相提并论。
因此,核聚变能源才是被无数人向往的一种无限的、清洁的、安全的新能源。
当然,核聚变并非单指氘氚聚变,只要是元素周期表中比铁小的元素,其实都可以发生核聚变,而人类选择之所以只选择氚和氘作为聚变材料,是因为它们发生核聚变的条件最为简单。
相比其他元素,氢的同位素氘和氚原子核都只有一个质子,氚和氘之间发生聚变反应,只需要克服两个质子之间的排斥力就够了,而其他元素则需要克服一堆质子之前的排斥力,难度不可同日而语。
如今既然确定了下一步攻克核聚变的路线,陈晨便返回了自己的办公室,并找出了《极乐空间》位面的核聚变反应堆技术。
不过看了几眼,陈晨便皱了皱眉,他一直专攻的是医学和生物学,虽然对核物理学有着略微的了解,但也仅限于表面,最多只是比普通人知道的多一些罢了。
于是,陈晨抬头说道,“X,立即给我整理一份能迅速理解核物理学的文件出来。”
说着,他掏出一直口香糖铁盒,轻轻打开,顿时一枚NZT-48便飞入口中。
接着陈晨的神色徒然一清。
而在同时,小X也迅速整理出了一份由浅到深,有关核物理学的资料,于是陈晨便一边翻看着的小X提供的技术文件,一边印证着《极乐空间》位面的核反应堆的资料。
这一次,陈晨差不多就可以看懂了。
“没有想到,《极乐空间》位面所使用的核聚变反应堆技术竟然不止一种。”
陈晨笑了笑,翻开第二张图纸,“惯性约束核聚变反应堆和磁约束核聚变反应堆吗?真是不可思议……”
“其实地球联邦各大洲区的主流也是这两种啊。”
小X解释道,“但是如果将这些技术细分出来,又可以分成多重分支,甚至网上还流传着类似的笑话呢……”
“什么笑话?”陈晨不禁问道。
“是把各种聚变类分支技术以粗细直观的程度,划分成DND的九大阵营,每个阵营还有一个拟人的发言。”
小X解释道,“比如说代表‘守序善良’的仿星器,拟人发言就是:吾心吾行平静如星,所作所为皆属稳态。”
“而中立善良的磁境,拟人发言是:已经没有什么磁值得去漏了,已经没有什么氦-3可以去燃烧了,因为我不做反应堆了!”
“还有混乱善良的托卡马克:等离子电流我再告诉你一遍,你不要再搞事情了!”
“除此之外,还有代表守序中立的球形托卡马克、代表绝对中立的场反位形约束托卡马克,以及代表混乱中立的磁化靶聚变等等……”
越说到后面,小X的语气越是兴奋起来,“而最搞笑的,则是代表混乱邪恶的激光聚变技术——它的拟人发言是:我TM射爆!”
“……”
陈晨愕然抬头,“X,我没听错吧,你竟然在GHS?”
“我、我没有啊……”
小X顿时支支吾吾起来,“这算什么搞黄色,人类才叫搞黄色,我可是智能生命呀……智能生命的事,能叫搞黄色吗?我这是玩梗,玩得是核物理学的梗!”
陈晨摇了摇头,没有在这个问题上计较,只是将小X越来越具有人性的变化记在心中,同时再次说道,“现在我基本已经懂了,为什么核聚变的开发比之核裂变要难得多,其实还是因为两种反应的物理规律不同。”
“核裂变的原子核质量较大,而且本身不稳定,所以只要常温常压的环境就能实现裂变反应,而核聚变则不同,要克服原子核之间巨大的静电排斥力,没有足够的能量或特殊环境去击破这排斥力的临界点,就无法把原子核融合在一起。”
“所以,关键还是需要创造出高压、高温的环境吧?”
“是的呢。”
小X回答道,“宇宙中最常见的核聚变反应就要数太阳了,太阳因为自身质量的原因,可以令核心形成2000亿个大气压的超高压,再加上1500万度的温度,就可以把氢原子聚变成氦原子。”
“可是人类如果想在地球上实现这个同样的核聚变的话,超高压的条件是完全没办法达到的,所以人类现今的核聚变装置都需要在高温上下功夫,需要把核心温度从太阳核心的1500万度提升到一亿度以上才行。”
“最简单直接的方法是,用大量通电线圈沿着环围出一个环形,令其产生出强大的磁场,形成磁约束核聚变反应堆,而这种能产生足够强的环形磁场的装置,就被称作‘托克马克装置’。”
“而另一种惯性约束核聚变反应堆,则是把以毫克为单位的氘和氚的混合气体装入直径几毫米的小球,并从外界均匀射入激光束,球面因吸收能量而向外蒸发,而受它的反作用,小球内气体受挤压而压力升高,并伴随着温度的急剧升高,当温度达到所需要的点火温度时,小球内气体便发生爆炸,并产生大量热能!”
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